低碳消费研究的新视角：基于agent的仿真理论与建模

姚志超　黄鹤

摘 要：低碳消费作为低碳经济的分支，是一个综合了多种学科的新兴领域，其研究内容的多样性、研究对象的复杂性，都为人们开展科研提供了难题。本文介绍了基于Agent的建模方法（Agent-based Modelling，ABM）在低碳消费行为研究中的运用，分析了ABM在模拟低碳消费复杂性方面的优势，并对现有研究成果进行了梳理，对现时的不足进行了探究，最后讨论了本领域未来可能的研究方向。

关键词：agent；ABM；低碳消费；仿真

一、引言

“低碳消费”作为“低碳经济”的一部分，自从提及起就被越来越多的学者所关注。尽管关于低碳消费的研究成果丰硕，但随着研究的深入，消费商品的特殊性，消费者的异质性，个体间的交互性，群体层的涌现性等该领域所具有的独特性使得传统实证研究方式的弊端和局限性逐渐显露，科研难以继续。近几年随着计算实验地不断发展，基于agent的仿真建模（Agent-based Modelling，ABM）技术被广泛应用于各个学科领域，一些学者也将其引入到低碳消费研究中，并取得了一定成果。ABM将所有研究对象视为一个整体，突破了传统方式的局限，为低碳消费的研究提供了一个新的视角。

与国内近乎空白相比，ABM的低碳消费在国外已小有所获，但仍难以形成系统的理论体系。一方面是由于ABM的低碳消费研究所涉及的理论基础范围太广，难以对其进行明确地划分和鉴定；另一方面，学者们研究的角度以及侧重点的不同，使得各自取得成果和结论难以系统地整合在一起。本文将对ABM的低碳消费进行理论探讨，指出其比传统方式更优秀的地方，并根据自定义的分类范围，将当前所知的研究文献进行合适地评述和归类，将本领域内现今获得的成果进行展示，意在为国内低碳消费研究提供一些启示。

二、方法评述

低碳消费在我国仍无统一的定义，但在众多不同而又相似的定义中，笔者较为认同郭立伟（2010）所给出的定义，即低碳消费指消费領域人们购买和使用资源节约型和环境友好型的产品，最大限度地节约资源、保护环境，降低二氧化碳为主的温室气体排放以应对气候变化，其实质是可持续消费。

基于Agent的建模方法是以复杂适应思想为指导的一种计算实验的方法，它通过对复杂系统中元素之间的建模与仿真，使微观行为在宏观层面上“涌现”，再对现象进行观察和研究。将ABM引入低碳消费研究中，不仅解决了由于传统实证方法的局限性束缚了该领域研究的进展，更是通过对ABM的运用为相关研究带来了无法估量的益处。

与传统的实证方法相比，ABM在对待低碳消费的研究上具备一些优势：

1.ABM允许从个体层面考虑建模主体的异质性，这有利于展现消费者的异质性，也能有效地区分低碳商品和一般商品。通过对各种参数的设置，可以有效地表现出Agent之间的异质性。用计算机仿真技术，我们可以在短时间内进行大量的重复实验，通过改变各变量的初始值，我们可以更好地理解各个变量的作用。

2.ABM使得模拟个体间的交互作用成为可能。社会交流能引起信息和规范的传播，并且这些交流之后的结果能被人群所学习。通过ABM个体间的交互行为，使得学者们具备观察和分析个体间的交互作用，并在宏观层上展现出这种自下而上的群体现象的能力。

3.ABM可以在不影响民众和环境的情况下对政策措施进行测试，并此基础上提出有利于推广低碳消费的政策建议。低碳消费方式的推广，不仅需要学者和企业的努力，更离不开政府相关政策的帮助。ABM实验能在相同情况不同政策措施下重复进行，在实验过程可以随时对政策进行调整，因此我们能通过多次模拟得到何种政策在何种情况下最有效。

三、研究现状

鉴于计算实验方法其特殊的优势，使其在低碳消费领域的应用越发广泛，也获得了较为丰硕的成果。为了便于对研究成果进行区分与归类，本文将从研究者的研究视角和建模方式为依据，对相关文献进行一个简单梳理。

按照研究视角来分，可以将研究文献分为微观和宏观两大类。微观层视角就是以Agent的消费者行为为主要研究对象，从主体的决策过程、认知行为、个人偏好等方面入手，来探讨如何促进低碳消费的形成。而宏观研究则更看重全局的因素，揭示群体内在的规律，或分析各种政策建议对整个市场的影响。而通过文献建模方式的不同，又可将研究分为以强调发现新理论的开放型建模和以检验现有理论为重点的封闭型建模。

本文在此基础上，将相关分类进行交叉，从而形成微观开放型、微观封闭型、宏观开放型和宏观封闭型四个类别。

对于微观开放型而言，影响消费者个体低碳消费习惯形成的因素一直是其研究的重点。Mosler和Brucks（2003）为了探寻人们可持续性利用资源的决策过程的影响因素，建立了一个资源利用的动态仿真模型。当主体处于环境资源困境时，会同时权衡社会因素和生态因素，并将之转化为“社会生态相关性”，最终决定如何利用资源。实验揭示了由于人们更多的关注他人的行动而非资源的不确定性，因此当不确定性增加时，人们倾向于把资源的状况归咎于群体行为增加了他们的消耗而不是归因于生态因素。通过粗糙集理论的应用，为ABM提供了如何建立行为模型的建议。

利用相关学者建立的消费者决策理论作为模型框架的微观封闭型研究也获得了许多成果。Cantono和Silverberg（2009）研究了当一些消费者愿意为绿色产品付更多的费用时，个体间不同的保留价格对一款新型能源技术传播的影响。当主体的邻居中有人接受了该产品，并且产品的价格低于主体的保留价格（保留价格服从对数正态分布）时，主体就会选择购买新产品。结果显示，通过一个适当的补贴政策来降低低碳商品的价格能有效地促进触发传播过程，否则传播无法产生。该研究不但支持了消费者行为学中相关的心理学假设，还对Roger（1962）提出的创新扩散理论进行了运用和验证。可见，合理地使用ABM，可以使低碳消费领域的理论研究受益匪浅。

宏观开放型一直以来也是学者们研究的重点。其中Zhang和其他一些学者（2011）研究了能影响氢电池汽车在美国市场推广的因素。他们假设消费者的决策是建立在基于经验选择以及数据分析之上。但作者发现，节约燃料的限令（例如那些每加仑燃料无法使用27.5公里的车辆将会面临处罚）反而导致了高能耗的车辆市场份额增加并且加大了空气污染。这个出乎意料的结果是因为消费者愿意支付更高的价格（由于惩罚传递给了厂商）去购买SUV等车辆。这些研究的开展，不但充实了低碳消费领域的理论基础，更是为各级政府在建设低碳经济的道路上提供了建议。

相比起前三者，宏观封闭型的研究更侧重观察和总结基于消费者行为理论的市场动态。Janssen和Jager（2002）着手如何在市场中推广新生产的绿色产品进行研究，并构建了包括消费者、企业和政府在内的一个相对完整的市场模型，最后得出结论，引入税收政策的速度对于整个商品的扩散是至关重要的。该仿真的实验数据还验证了锁定效应以及Rogers的扩散理论。

这些研究成果，从不同的研究视角以及课题内容来充实、拓展了基于Agent的低碳消费行为研究领域内容，为今后更加深入研究奠定了基础。

四、现时的不足

ABM的引入，虽然在一定程度上弥补传统实证方法的不足，为低碳消费的研究提供了一个新的视角，但基于计算实验方法的低碳消费也存在一些缺陷：

1.对象难以建模

低碳消费是一种以“低碳”为导向的共生型消费方式（张浩，2010），其涉及面较广，对于其行为和对象的特殊性难以描述，单是低碳商品的建模就是一个大难题。虽然价格能轻易量化，但商品对于消费者和环境的影响却难以用数值表示出来，如何将这些指标进行定量描述，给低碳消费建模造成了困扰。

2.消费者决策过程不明朗

多数学者赞同仿真模型越贴近真实的消费者，结论越可靠。然而由于人类的内心活动复杂，大多文献为了简化模型，只对重点研究的目标进行建模和分析，然而由于对消费者决策过程的认知不同，会产生不同理论框架导致所得结论完全不同的情况。

上面两点是许多人质疑ABM的有效性的原因，也是现今摆在ABM的低碳消费研究的难点，解决上述问题的有效途径就是加速建立一套完善的相关理论框架。

五、未来的研究方向

总体而言，与其他研究领域相比，基于Agent建模的低碳消费研究仍处于起步阶段，相关体系和框架尚未完善，学科内涵及研究内容没有统一规范的描述，因而扩充理论基础和克服当前缺陷不足是本领域急需解决的问题，而以下两方面可作为今后研究的内容：

1.态度—行为鸿沟的研究

大量研究表明，在低碳消费者中存在着态度—行为鸿沟：即消费者并没有购买他们在各种调研或活动中所宣传要购买的低碳产品或服务，或者不愿意给以更高的价格购买相应的产品或服务（张浩，2012）。现有的文献指出，鸿沟的形成既有外部环境的影响，也有个人内部因素的作用，而ABM能有效控制各种因素的变化，因此借助基于Agent的低碳消费建模有助于了解和克服态度—行为鸿沟。

2.中国化的研究

作为发展中国家的中国，由于低碳观念普及的落后以及经济水平的差异，我国低碳消费市场虽然存在于外国市场相同的地方，但也有自身特有的现象，在国外适用的结论和政策，并不一定能在我国产生相同的结果。如何结合中国特殊的国情和政府政策来研究低碳消费，對于今后的研究仍具有非常重要的现实意义。

六、结束语

人类作为一种复杂的生物，心理过程难以描述，影响机理更是不易推测，而低碳消费作为一种全新的消费模式，其自身独特的特性也是研究的难点，因此借由计算实验的方法来模拟消费者行为、预测行为结果、测试政策结果仍具有较大难度。但基于计算实验的低碳消费研究为传统实证研究局限所困的学者们带来了一种全新的视角，自下而上地来观察这个复杂的过程，因此与实证研究方法相辅相成。解决问题的方法永远不止一种，单一的方式往往会使研究者陷入窘境，难以突破。只有不断开拓视野，乐于接受新思想，尝试新方法，才能使研究得以更进一步地发展。（作者单位：1.南京航空航天大学经济与管理学院；2.河南省淮滨县栏杆镇初级中学）

参考文献：

[1] 廖守亿，戴金海.复杂适应系统及基于Agent的建模与仿真方法[J].系统仿真学报，2004，16（1）：113-117.

[2] Kiesling E，Günther M，Stummer C，et al.Agent-based simulation of innovation diffusion：a review[J].Central European Journal of Operations Research，2012，20（2）：183-230.

[3] 张浩，王永贵.低碳消费偏好机理及其引导路径[J].消费经济，2010，6：025.